日前，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線(xiàn)觀測(cè)站”（拉索）正式發(fā)布了迄今最亮伽馬射線(xiàn)暴（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“伽馬暴”）的高能輻射能譜，該結(jié)果挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝的標(biāo)準(zhǔn)輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強(qiáng)度低于預(yù)期。同時(shí)，該能譜為檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的適用范圍、探索暗物質(zhì)候選粒子——軸子等新物理研究提供了重要信息。

　　相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所牽頭的“拉索”國(guó)際合作組完成。

　　伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象。2022年10月9日，“拉索”記錄到來(lái)自伽馬暴GRB 221009A高達(dá)10萬(wàn)億電子伏特以上的伽馬暴輻射光子。作為迄今最亮伽馬暴，GRB 221009A產(chǎn)生于一顆比太陽(yáng)重20多倍的大質(zhì)量恒星。該大質(zhì)量恒星在燃料耗盡時(shí)坍縮爆炸，釋放出強(qiáng)烈輻射。

　　在伽馬暴標(biāo)準(zhǔn)模型中，以接近光速飛行的爆炸物與周?chē)h(huán)境氣體物質(zhì)碰撞，產(chǎn)生的高速激波使電子有非常高的能量。這些電子進(jìn)一步撞擊周?chē)墓庾樱纬筛吣苜ゑR輻射，即余輝輻射。理論上，光子能量越高，輻射強(qiáng)度衰減得越快。

　　“然而，本次‘拉索’對(duì)輻射能譜的精確測(cè)量卻發(fā)現(xiàn)，盡管光子能量達(dá)到10萬(wàn)億電子伏特以上，但伽馬暴輻射強(qiáng)度不僅沒(méi)有衰減，反而一直延伸到13萬(wàn)億電子伏特。”“拉索”國(guó)際合作組物理協(xié)調(diào)人、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員陳松戰(zhàn)說(shuō)，“該能譜對(duì)伽馬暴余輝標(biāo)準(zhǔn)模型提出了挑戰(zhàn)。”

　　宇宙背景光是宇宙中不同距離處所有星系輻射產(chǎn)物的總和，與宇宙演化密切相關(guān)。高能伽馬光子在飛行時(shí)會(huì)被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高被吸收得就越強(qiáng)烈。

　　然而，科研人員基于“拉索”測(cè)量的精確能譜推算發(fā)現(xiàn)，宇宙背景光對(duì)高能伽馬光子的吸收低于預(yù)期，紅外波段宇宙背景光強(qiáng)度僅為現(xiàn)有宇宙學(xué)模型預(yù)期的40%左右。

　　“這一結(jié)果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過(guò)程。”陳松戰(zhàn)說(shuō)。

　　也有一種可能是標(biāo)準(zhǔn)的宇宙演化模型依然正確。“拉索”項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻說(shuō)：“宇宙背景光對(duì)高能伽馬光子的吸收低于理論預(yù)期，可能意味著存在某種超出當(dāng)前粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理機(jī)制。”

　　在曹臻看來(lái)，此次“拉索”發(fā)布了最亮伽馬暴的精確伽馬光子能譜，開(kāi)啟了新物理探索之門(mén)。“輻射能譜展現(xiàn)了一些新現(xiàn)象，將激發(fā)全球科學(xué)家共同思考。”曹臻說(shuō)。

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